DE102004042601A1 - Method for determining a desired value for the pressure for controlling a hydrodynamic coupling - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Soll-Stellgröße, insbesondere in Form eines Sollwertes p·Soll· für den Druck zur Ansteuerung einer hydrodynamischen Kupplung, umfassend ein Primärrad und ein Sekundärrad, die miteinander einen mit Betriebsmittel befüllbaren Arbeitsraum bilden; DOLLAR A - bei welchem aus einer Soll-Vorgabe nach Einstellung oder Änderung des Übertragungsverhaltens der hydrodynamischen Kupplung ein beliebiger Wert für einen Vorsteuerdruck p·Vorst· vorgegeben wird; DOLLAR A - bei welchem die Soll-Stellgröße in Form des Sollwertes für den Druck p·Soll· zur Ansteuerung der hydrodynamischen Kupplung durch Addition oder Subtraktion des beliebigen Vorsteuerdruckes p·Vorst·, mit einem sich aus diesem in einem theoretischen Kupplungsmodell ergebenden Korrekturwert p·Korr· gebildet wird, wobei der Korrekturwert p·Korr· aus der Abweichung einer auf der Grundlage des Vorsteuerdruckes p·Vorst·, mit dem Kupplungsmodell ermittelten theoretischen Istgröße einer das Übertragungsverhalten der hydrodynamischen Kupplung DOLLAR A wenigstens mittelbar beschreibenden Größe und dem Sollwert dieser Größe aus der Soll-Vorgabe nach Einstellung oder Änderung des Übertragungsverhaltens der hydrodynamischen Kupplung ermittelt wird.The invention relates to a method for determining a desired manipulated variable, in particular in the form of a desired value p · target · for the pressure for driving a hydrodynamic coupling, comprising a primary wheel and a secondary wheel, which together form a working space that can be filled with operating fluid; DOLLAR A - in which an arbitrary value for a pilot pressure p · Vorst · is given from a target specification after setting or changing the transmission behavior of the hydrodynamic coupling; DOLLAR A - in which the desired manipulated variable in the form of the desired value for the pressure p · target · for controlling the hydrodynamic coupling by addition or subtraction of the arbitrary pilot pressure p · Vorst ·, with a resulting from this in a theoretical clutch model correction value p · Correlation is made, wherein the correction value p · Corr · from the deviation of a based on the pilot pressure p · Vorst ·, determined with the clutch model theoretical actual size of the transmission behavior of the hydrodynamic clutch DOLLAR A at least indirectly describing size and the setpoint of this size the target specification after setting or changing the transmission behavior of the hydrodynamic coupling is determined.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Sollwertes eines Druckes zur Ansteuerung einer hydrodynamischen Kupplung, im Einzelnen mit dem Merkmal aus dem Oberbegriff des Anspruches 1.The The invention relates to a method for determining the desired value of a Pressure for controlling a hydrodynamic coupling, in detail with the feature of the preamble of claim 1.
Verfahren zur Ermittlung des Sollwertes eines Druckes zur Ansteuerung einer hydrodynamischen Kupplung als Stellgröße sind in einer Vielzahl von Ausführungen aus dem Stand der Technik bekannt. Diese basieren in der Regel auf einer Vorsteuerung in Form einer sogenannten Druckvorgabe, die einen Sollwert pSoll für den Gehäusedruck der hydrodynamischen Kupplung liefert. Diese Vorsteuerung wird dabei in der Regel über ein inverses Kupplungsmodell realisiert, um einen geeigneten Vorgabewert des einzustellenden Drucks pSoll zu erhalten. Die Entwicklung dieses inversen Modells ist sehr aufwendig, da an jedem Arbeitspunkt der hydrodynamischen Kupplung die Druckvorgabe möglichst exakt erfolgen muss, um das gewünschte zu übertragende Moment, d. h. das am als Turbine fungierenden Schaufelrad, in der Regel des Sekundärrades, einstellen zu können. Verarbeitet werden dabei wenigstens ein Sollwert für wenigstens eine, die Arbeitsweise der hydrodynamischen Kupplung wenigstens mittelbar charakterisierende Größe. Dieser wird in der Regel vom zu übertragenden Moment gebildet. Die Sollwertvorgabe erfolgt dabei entweder über die Auswertung eines Fahrerwunschsignals und/oder über weitere in Abhängigkeit der Betriebsweise ermittelte Größen. Ferner wird zur Nutzung des inversen Kupplungsmodells die aktuelle Ist-Drehzahl n am Primärrad der hydrodynamischen Kupplung ermittelt. Diese bildet die Kupplungseingangsdrehzahl. Der Sollwert für das zu übertragende Moment MSoll wird dabei in der Regel von höherer Instanz, beispielsweise einer übergeordneten Fahrsteuerung, vorgegeben. Aus diesen Werten wird über das inverse Modell der Druckwert pSoll ermittelt, der zur Ansteuerung der Turbokupplung dient. Der Nachteil besteht wie bereits ausgeführt darin, dass die Druckvorgabe in jedem Arbeitspunkt der Kupplung möglichst exakt erfolgen muss. Die Invertierung eines vorhandenen Kupplungsmodells ist kompliziert und aufwendig.Methods for determining the desired value of a pressure for controlling a hydrodynamic coupling as a manipulated variable are known in a variety of embodiments of the prior art. These are usually based on a pilot control in the form of a so-called pressure specification, which delivers a setpoint p setpoint for the housing pressure of the hydrodynamic coupling. This precontrol is usually realized via an inverse coupling model in order to obtain a suitable default value of the pressure to be set p desired . The development of this inverse model is very complicated, since at each operating point of the hydrodynamic coupling, the pressure specification must be as accurate as possible in order to set the desired torque to be transmitted, ie acting on the turbine paddle wheel, usually the secondary wheel. At least one desired value for at least one variable which at least indirectly characterizes the mode of operation of the hydrodynamic coupling is processed. This is usually formed by the moment to be transmitted. The setpoint specification is carried out either via the evaluation of a driver request signal and / or via further variables determined as a function of the mode of operation. Furthermore, the current actual rotational speed n at the primary wheel of the hydrodynamic clutch is determined in order to use the inverse clutch model. This forms the clutch input speed. The target value for the torque to be transmitted M set is about to set a rule of a higher entity, for example a higher-level drive control. From these values, the pressure value p setpoint , which serves to control the turbo coupling, is determined via the inverse model. The disadvantage is, as already stated, that the pressure specification must be as exact as possible at each operating point of the coupling. The inversion of an existing clutch model is complicated and expensive.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung des Sollwertes für den Druck, insbesondere den Gehäusedruck einer hydrodynamischen Kupplung zur Ansteuerung dieser zu vereinfachen und das gewünschte Sollmoment bzw. die zu übertragende Leistung exakt einzustellen. Dabei soll auf die aufwendige Entwicklung eines sogenannten inversen Kupplungsmodelles verzichtet werden und dennoch das am Sekundärrad vorliegende Moment, d. h. das über die hydrodynamische Kupplung übertragbare Moment, auch im dynamischen Fall exakt nach Vorgabe einstellen zu können.Of the The invention is therefore based on the object, a method for determining of the setpoint for the pressure, in particular the casing pressure of a Hydrodynamic coupling to control this simplify and the desired one Target torque or to be transmitted Adjust performance exactly. It should be on the elaborate development be dispensed with a so-called inverse clutch model and nevertheless the present at the secondary wheel Moment, d. H. the above the hydrodynamic coupling is transferable Moment, even in the dynamic case to set exactly as specified can.
Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.The inventive solution characterized by the features of claim 1. advantageous Embodiments are described in the subclaims.
Erfindungsgemäß erfolgt die Bestimmung einer Soll- Stellgröße, insbesondere in Form eines Sollwertes pSoll für den Druck zur Ansteuerung einer hydrodynamischen Kupplung, umfassend ein Primärrad und ein Sekundärrad, die miteinander einen mit Betriebsmittel befüllbaren Arbeitsraum bilden aus einem aus einer Soll-Vorgabe nach Einstellung oder Änderung des Übertragungsverhaltens der hydrodynamischen Kupplung beliebigen Wert für einen Vorsteuerdruck pvorst, der durch eine Modell basierte Regelung korrigiert wird. Die Soll-Stellgröße in Form des Sollwertes für den Druck pSoll zur Ansteuerung der hydrodynamischen Kupplung wird durch Addition oder Subtraktion des Vorsteuerdruckes pVorst, mit einem Korrekturwert pKorr gebildet, wobei der Korrekturwert pKorr aus der Abweichung einer auf der Grundlage des Vorsteuerdruckes pVorst, mit dem Kupplungsmodell ermittelten theoretischen Istgröße einer das Übertragungsverhalten der hydrodynamischen Kupplung wenigstens mittelbar beschreibenden Größe und dem Sollwert dieser Größe aus der Soll-Vorgabe nach Einstellung oder Änderung des Übertragungsverhaltens der hydrodynamischen Kupplung bestimmt wird. pKorr ergibt sich aus dem Vorsteuerdruck und fungiert als Stellgröße, die der Regler in Abhängigkeit der Regeldifferenz Msoll – Mist ausgibt, wobei Mist die Ausgangsgröße des Kupplungsmodells ist.According to the invention, the determination of a desired manipulated variable, in particular in the form of a setpoint p setpoint for the pressure for controlling a hydrodynamic coupling comprising a primary wheel and a secondary wheel together form a working space that can be filled with operating medium from one of a setpoint specification after setting or Changing the transmission behavior of the hydrodynamic coupling vorst any value for a pilot pressure p, which is corrected by a model-based control. The target manipulated variable in the form of the setpoint value for the pressure p target for triggering the hydrodynamic coupling is formed by addition or subtraction of the pilot pressure p Vorst, with a correction value p corr, wherein the correction value p corr from the deviation of a p on the basis of the pilot pressure Vorst , determined with the clutch model theoretical actual size of the transmission behavior of the hydrodynamic coupling at least indirectly describing size and the desired value of this size from the target specification after setting or changing the transmission behavior of the hydrodynamic coupling is determined. p corr results from the pilot pressure and acts as a manipulated variable, which is to the regulator in dependence of the control difference M - M outputs, wherein M is is the output of the clutch model.
Die erfindungsgemäße Lösung bietet den Vorteil eines geringeren Aufwandes bei der Implementierung der Sollwertvorgabe. Es genügt eine näherungsweise Vorgabe eines Vorsteuerdruckwertes, der durch einen Regler weiter korrigiert wird. In Abhängigkeit der Genauigkeit des Modells können dabei mit dieser Lösung sehr schnell sehr genaue Soll-Stellgrößenvorgaben erfolgen.The inventive solution offers the advantage of less effort in implementing the Setpoint. It is sufficient an approximate Presetting of a pilot pressure value, which is continued by a controller is corrected. Dependent on the accuracy of the model can with this solution very fast, very precise setpoint manipulated variable settings are made.
Die Vorgabe nach Einstellung oder Änderung des Übertragungsverhaltens beinhaltet wenigstens eine, vorzugsweise wenigstens zwei, die gewünschte Betriebsweise der hydrodynamischen Kupplung wenigstens mittelbar beschreibende Größen.The Default after setting or change the transmission behavior At least one, preferably at least two, contain the desired mode of operation the hydrodynamic coupling at least indirectly descriptive Sizes.
Bezüglich der Ausführung des Kupplungsmodells bestehen mehrere Möglichkeiten. Die Istgrößen der das Übertragungsverhalten der hydrodynamischen Kupplung wenigstens mittelbar beschreibenden Größen können dabei
- – berechnet
- – aus Kennfeldern oder Kennlinien abgeleitet
- – tabellarisch erfasst
- - calculated
- - derived from maps or characteristics
- - recorded in tabular form
Die das Übertragungsverhalten der hydrodynamischen Kupplung wenigstens mittelbar beschreibenden Größen beinhalten dabei wenigstens eine der nachfolgend genannten Größen:
- – das übertragbare Moment
- – die Drehzahl des Pumpenrades und/oder des Turbinenrades
- – das übertragbare Moment oder die Drehzahl des Pumpenrades und/oder Turbinenrades wenigstens mittelbar beschreibende Größen.
- - the transferable moment
- - The speed of the impeller and / or the turbine wheel
- - The transmissible torque or the rotational speed of the impeller and / or turbine wheel at least indirectly descriptive variables.
Grundsätzlich können zwei grundlegende Verfahren für die Modell basierende Regelung unterschieden werden. Gemäß einem ersten Lösungsansatz wird aus dem Vorsteuerdruck pVorst, mit dem Kupplungsmodell eine theoretische Istgröße für das übertragbare Moment ermittelt. Die theoretische Istgröße für das übertragbare Moment wird mit dem vorgegebenen Sollwert für das übertragbare Moment aus der Soll-Vorgabe verglichen wird und bei Abweichung ein Korrekturwert pKorr für den Vorsteuerdruck ermittelt wird, welcher durch Addition oder Subtraktion mit dem beliebigen Vorsteuerdruck pVorst, als Soll-Stellgröße pSoll für den Druck gesetzt. Aus der Soll-Stellgröße pSoll wird wiederum mit dem Kupplungsmodell die sich ergebende theoretische Istgröße für das übertragbare Moment ermittelt und die theoretische Istgröße für das übertragbare Moment mit dem vorgegebenen Sollwert für das übertragbare Moment aus der Soll-Vorgabe verglichen, wobei bei Abweichung der Korrekturwert pKorr für den Vorsteuerdruck verändert wird und eine neue Soll-Stellgröße ermittelt wird. Dieser Verfahrensschritt wird solange wiederholt, bis keine oder eine in einem Toleranzbereich liegende Abweichung der theoretischen Istgröße für das zu übertragende Moment vom Sollwert der Soll-Vorgabe vorliegt.In principle, two basic methods for model-based control can be distinguished. According to a first approach, a theoretical actual variable for the transmittable torque is determined from the pilot pressure p Vorst , with the clutch model. The theoretical actual variable for the transmittable torque is compared with the specified setpoint value for the transmittable torque from the setpoint specification and, in the event of deviation, a correction value p Korr for the pilot control pressure is determined, which is determined by addition or subtraction with the arbitrary pilot control pressure p Vorst -Stellgröße p set for the print set. From the desired manipulated variable p setpoint , the resulting theoretical actual variable for the transmittable torque is again determined with the clutch model and the theoretical actual variable for the transmittable torque is compared with the predefined setpoint value for the transmittable torque from the setpoint specification, the deviation being the correction value p Korr is changed for the pilot pressure and a new desired manipulated variable is determined. This process step is repeated until there is no or a deviation in the tolerance of the theoretical actual size for the torque to be transmitted from the target value of the target specification.
Entsprechend eines zweiten Lösungsansatzes wird aus einer Soll-Vorgabe nach Einstellung oder Änderung des Übertragungsverhaltens der hydrodynamischen Kupplung ebenfalls zuerst ein beliebiger Wert für einen Vorsteuerdruck pvorst vorgegeben. Aus dem Vorsteuerdruck pVorst wird mit dem Kupplungsmodell eine theoretische Istgröße für die sich einstellende Leistungszahl λ an der hydrodynamischen Kupplung ermittelt. Die theoretische Istgröße für die Leistungszahl wird mit einem aus der Soll-Vorgabe nach Einstellung oder Änderung des Übertragungsverhaltens sich ergebenden Sollwert für die Leistungszahl λ verglichen wird und bei Abweichung ein Korrekturwert pKorr für den Vorsteuerdruck ermittelt, welcher durch Addition oder Subtraktion mit dem beliebigen Vorsteuerdruck pVorst, als Soll-Stellgröße pSoll für den Druck gesetzt wird. Aus der Soll-Stellgröße pSoll wird mit dem Kupplungsmodell die sich ergebende theoretische Istgröße für die Leistungszahl ermittelt und mit dem aus der Soll-Vorgabe nach Einstellung oder Änderung des Übertragungsverhaltens sich ergebenden Sollwert für die Leistungszahl λ verglichen, wobei bei Abweichung der Korrekturwert pKorr für den Vorsteuerdruck verändert wird und eine neue Soll-Stellgröße ermittelt wird. Der letzte Verfahrensschritt wird solange wiederholt, bis keine oder eine in einem Toleranzbereich liegende Abweichung der theoretischen Istgröße für die Leistungszahl vom Sollwert der Soll-Vorgabe vorliegt.According to a second approach, an arbitrary value for a pilot pressure p is also initially predetermined from a target specification after setting or changing the transmission behavior of the hydrodynamic clutch. From the pilot pressure p Vorst , a theoretical actual variable for the resulting coefficient of performance λ at the hydrodynamic coupling is determined with the clutch model. The theoretical actual value for the coefficient of performance is compared with a setpoint value for the coefficient of performance λ resulting from the nominal specification after adjustment or change of the transmission behavior and, in the case of deviation, a correction value p Korr for the pilot control pressure is determined, which is determined by addition or subtraction with the arbitrary pilot control pressure p Vorst , as setpoint manipulated variable p setpoint for pressure. From the setpoint manipulated variable p setpoint , the resulting theoretical actual variable for the coefficient of performance is determined with the clutch model and compared with the setpoint value for the coefficient of performance λ resulting from the setpoint specification after adjustment or change of the transmission behavior, the correction value p corr is changed for the pilot pressure and a new desired manipulated variable is determined. The last method step is repeated until there is no deviation or a tolerance range of the theoretical actual variable for the coefficient of performance from the nominal value of the target specification.
Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:The solution according to the invention explained below with reference to figures. This is in detail the following is shown:
Die
- Mauf
- = von der hydrodynamischen
Kupplung, insbesondere dem Primärrad
2 aufnehmbares Moment - Pauf
- = die von der hydrodynamischen Kupplung aufnehmbare Leistung
- Pab
- = die von der hydrodynamischen Kupplung abgebbare Leistung
- M up
- = of the hydrodynamic coupling, in particular the primary wheel
2 recordable moment - P on
- = the power absorbed by the hydrodynamic coupling
- P from
- = the deliverable power of the hydrodynamic coupling
Diese
Größen sind
nur beispielhaft genannt. Denkbar ist jegliche, die Betriebsweise
der hydrodynamischen Kupplung
Der
hydrodynamischen Kupplung
Die
Die
Gegenüber der
Ausführung
aus der
pÖl die
Dichte des Öls
in der hydrodynamischen Kupplung D dem Torusdurchmesser Ω der Kreisfrequenz
und n1 der Eingangs- bzw. Primärrehzahl
entspricht. Auch hier umfasst die Druckbestimmungseinheit
p oil corresponds to the density of the oil in the hydrodynamic coupling D to the torus diameter Ω of the angular frequency and n 1 to the input or primary speed. Again, the pressure determination unit includes
Über die
Art des jeweiligen verwendeten Reglers
Die erfindungsgemäße Lösung bietet den Vorteil eines geringeren Aufwandes bei der Implementierung der Sollwertvorgabe dadurch, dass nicht mehr zwingend ein inverses Modell für die hydrodynamische Kupplung gebildet werden muss. Die Druckvorsteuerung, insbesondere aus der Druckvorsteuereinheit, muss lediglich ein näherungsweise guter Wert für pVorst geliefert werden. Der jeweilige Regler sorgt für die Korrektur des Vorsteuerdruckes pVorst, wodurch je nach Einstellung des implementierten Kupplungsmodelles mit der Realität exakt der benötigte Ansteuersolldruck pSoll für das gewünschte einzustellende und übertragende Sollmoment MSoll ausgegeben wird. Abweichungen des implementierten Kupplungsmodells können gegebenenfalls mit einem weiteren überlagerten Regler ausgeglichen werden.The solution according to the invention offers the advantage of a lower outlay in the implementation of the setpoint specification in that it is no longer absolutely necessary to form an inverse model for the hydrodynamic coupling. The pressure precontrol, in particular from the pressure control unit, only an approximately good value for p Vorst must be supplied. The respective controller provides for the correction of the pilot pressure p Vorst , which depending on the setting of the implemented clutch model with reality exactly the required Ansteuersolldruck p target for the desired set and transmitted target torque M Soll is output. Deviations of the implemented clutch model can optionally be compensated with another superimposed controller.
- 11
- Hydrodynamische KupplungHydrodynamic clutch
- 22
- Primärradprimary wheel
- 33
- Sekundärradsecondary
- 44
- Arbeitsraumworking space
- 55
- Gehäusecasing
- 66
- DruckbestimmungseinheitPrint determination unit
- 77
- Steuer- und/oder RegeleinheitTax- and / or control unit
- 88th
- DruckvorsteuerungseinheitPressure feedforward control unit
- 99
- Steuer und/oder Regeleinrichtungtax and / or control device
- 1010
- Zuordnungseinheitallocation unit
- 1111
- Modelleinheitmodel unit
- 1212
- Reglerregulator
- 1313
- Berechnungseinheitcalculation unit
- pVorst p forward
- Vorsteuerdruckpilot pressure
- pSoll p target
- Sollwert des einzustellenden Druckessetpoint of the pressure to be set
- pKorr p corr
- DruckkorrekturwertPressure correction value
- MSoll-theoretisch M nominal-theoretical
- theoretischer über die Modelleinheit ermittelter Sollwert für dastheoretic about the Model unit determined setpoint for the
- zu übertragende Momentto be transferred moment
- AHK A HK
- eine die Betriebsweise der hydrodynamischen Kupplunga the operation of the hydrodynamic coupling
- wenigstens mittelbar charakterisierende Größeat least indirectly characterizing size
- MSoll M Soll
- Sollwert für das über die hydrodynamische Kupplung zusetpoint for that over the hydrodynamic coupling too
- übertragende Momenttransmitting moment
- n2 n 2
- Eingangsdrehzahl bzw. Drehzahl am PrimärradInput speed or speed at the primary wheel
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